intern/moto/intern/MT_random.cpp

   1 /**
   2  * $Id$
   3  * ***** BEGIN GPL LICENSE BLOCK *****
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of the GNU General Public License
   7  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
   8  * of the License, or (at your option) any later version.
   9  *
  10  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13  * GNU General Public License for more details.
  14  *
  15  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  16  * along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
  17  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.
  18  *
  19  * The Original Code is Copyright (C) 2001-2002 by NaN Holding BV.
  20  * All rights reserved.
  21  *
  22  * The Original Code is: all of this file.
  23  *
  24  * Contributor(s): none yet.
  25  *
  26  * ***** END GPL LICENSE BLOCK *****
  27  */
  28
  29 /* A C-program for MT19937: Real number version                */
  30
  31 /*   genrand() generates one pseudorandom real number (double) */
  32 /* which is uniformly distributed on [0,1]-interval, for each  */
  33 /* call. sgenrand(seed) set initial values to the working area */
  34 /* of 624 words. Before genrand(), sgenrand(seed) must be      */
  35 /* called once. (seed is any 32-bit integer except for 0).     */
  36 /* Integer generator is obtained by modifying two lines.       */
  37 /*   Coded by Takuji Nishimura, considering the suggestions by */
  38 /* Topher Cooper and Marc Rieffel in July-Aug. 1997.           */
  39
  40 /* This library is free software; you can redistribute it and/or   */
  41 /* modify it under the terms of the GNU Library General Public     */
  42 /* License as published by the Free Software Foundation; either    */
  43 /* version 2 of the License, or (at your option) any later         */
  44 /* version.                                                        */
  45 /* This library is distributed in the hope that it will be useful, */
  46 /* but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of  */
  47 /* MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.            */
  48 /* See the GNU Library General Public License for more details.    */
  49 /* You should have received a copy of the GNU Library General      */
  50 /* Public License along with this library; if not, write to the    */
  51 /* Free Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA   */
  52 /* 02110-1301, USA                                                 */
  53
  54 /* Copyright (C) 1997 Makoto Matsumoto and Takuji Nishimura.       */
  55 /* When you use this, send an email to: matumoto@math.keio.ac.jp   */
  56 /* with an appropriate reference to your work.                     */
  57
  58 #include "MT_random.h"
  59
  60 /* Period parameters */
  61 #define N 624
  62 #define M 397
  63 #define MATRIX_A 0x9908b0df   /* constant vector a */
  64 #define UPPER_MASK 0x80000000 /* most significant w-r bits */
  65 #define LOWER_MASK 0x7fffffff /* least significant r bits */
  66
  67 /* Tempering parameters */
  68 #define TEMPERING_MASK_B 0x9d2c5680
  69 #define TEMPERING_MASK_C 0xefc60000
  70 #define TEMPERING_SHIFT_U(y)  (y >> 11)
  71 #define TEMPERING_SHIFT_S(y)  (y << 7)
  72 #define TEMPERING_SHIFT_T(y)  (y << 15)
  73 #define TEMPERING_SHIFT_L(y)  (y >> 18)
  74
  75 static unsigned int mt[N]; /* the array for the state vector  */
  76 static int mti = N+1; /* mti==N+1 means mt[N] is not initialized */
  77
  78 /* initializing the array with a NONZERO seed */
  79 void MT_srand(unsigned int seed)
  80 {
  81     /* setting initial seeds to mt[N] using         */
  82     /* the generator Line 25 of Table 1 in          */
  83     /* [KNUTH 1981, The Art of Computer Programming */
  84     /*    Vol. 2 (2nd Ed.), pp102]                  */
  85     mt[0] = seed & 0xffffffff;
  86     for (mti = 1; mti < N; mti++)
  87         mt[mti] = (69069 * mt[mti-1]) & 0xffffffff;
  88 }
  89
  90 unsigned int MT_rand()
  91 {
  92     static unsigned int mag01[2] = { 0x0, MATRIX_A };
  93     /* mag01[x] = x * MATRIX_A  for x=0,1 */
  94
  95     unsigned int y;
  96
  97     if (mti >= N) { /* generate N words at one time */
  98         int kk;
  99
 100         if (mti == N+1)   /* if sgenrand() has not been called, */
 101             MT_srand(4357); /* a default initial seed is used   */
 102
 103         for (kk = 0; kk < N - M; kk++) {
 104             y = (mt[kk] & UPPER_MASK) | (mt[kk+1] & LOWER_MASK);
 105             mt[kk] = mt[kk+M] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1];
 106         }
 107         for (; kk < N-1; kk++) {
 108             y = (mt[kk] & UPPER_MASK) | (mt[kk+1] & LOWER_MASK);
 109             mt[kk] = mt[kk+(M-N)] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1];
 110         }
 111         y = (mt[N-1] & UPPER_MASK) | (mt[0] & LOWER_MASK);
 112         mt[N-1] = mt[M-1] ^ (y >> 1) ^ mag01[y & 0x1];
 113
 114         mti = 0;
 115     }
 116
 117     y = mt[mti++];
 118     y ^= TEMPERING_SHIFT_U(y);
 119     y ^= TEMPERING_SHIFT_S(y) & TEMPERING_MASK_B;
 120     y ^= TEMPERING_SHIFT_T(y) & TEMPERING_MASK_C;
 121     y ^= TEMPERING_SHIFT_L(y);
 122
 123     return y;
 124 }
 125
 126 #undef N
 127 #undef M
 128 #undef MATRIX_A
 129 #undef UPPER_MASK
 130 #undef LOWER_MASK
 131
 132 /* Tempering parameters */
 133 #undef TEMPERING_MASK_B
 134 #undef TEMPERING_MASK_C
 135 #undef TEMPERING_SHIFT_U
 136 #undef TEMPERING_SHIFT_S
 137 #undef TEMPERING_SHIFT_T
 138 #undef TEMPERING_SHIFT_L
 139